Invloed van het vragenstelgedrag van de leerkracht op de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen binnen de context van een onderzoekslab

(1)

Invloed van het vragenstelgedrag van de leerkracht op de

onderzoeksvaardigheden van de leerlingen binnen de context

van een onderzoekslab

Dunja Heyer

Datum: 24-06-2018

Module: Universitaire Leraren Praktijk G Begeleider: Loek Spitz

Aantal woorden: 8011 Studentnummer: 10774475

(2)

INVLOED VRAGENSTELGEDRAG OP ONDERZOEKSVAARDIGHEDEN 1

Abstract

In dit onderzoek is gekeken naar de invloed van het vragenstelgedrag van de leerkracht op de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen binnen de context van een onderzoekslab. Op drie scholen van Stichting Sirius hebben in totaal elf observaties plaatsgevonden. Bij de leerlingen werd geobserveerd welke onderzoeksvaardigheden zij lieten zien per fase van de

onderzoekendlerencyclus en op welk niveau. Per fase is ook gekeken naar hoeveel vragen de leerkracht stelde. Deze vragen zijn onderscheiden in waarderings-, voorspellings-, operationele, verklarings- en toepassingsvragen. De leerlingen laten vooral in de oriëntatie-, onderzoeks- en discussiefase veel onderzoeksvaardigheden zien. Uit de Repeated-Measures ANOVA blijkt dat het aantal onderzoeksvaardigheden van alle leerlingen gemiddeld genomen significant verschilt op de verschillende meetmomenten. Uit een regressieanalyse blijkt dat het vragenstelgedrag van de leerkracht een goede voorspeller is voor de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen. Advies aan Sirius is om leerkrachten te trainen in het stellen van vragen en het doorlopen van de cyclus.

Sleutelwoorden: onderzoekslabs, onderzoeksvaardigheden, onderzoekend leren, vragenstelgedrag

(3)

Inhoudsopgave

Introductie Pagina 3

Digitale revolutie Pagina 3

Wetenschap en techniek in het basisonderwijs Pagina 3

Onderzoekslabs van stichting Sirius Pagina 4

Theoretisch kader Pagina 5

Onderzoekend en ontwerpend leren Pagina 5

Fases onderzoekend en ontwerpend leren Pagina 6

Leerlijnen SLO Pagina 9

Ondersteuningen tijdens onderzoekend leren Pagina 11

Interventies leerkrachten Pagina 12

Domeinen van wetenschappelijk denken Pagina 12

Betrokkenheid leerkrachten Pagina 15

Vragen stellen Pagina 18

Huidige studie Pagina 20

Methode Pagina 21

Participanten Pagina 21

Meetinstrumenten Pagina 21

Procedure Pagina 22

Resultaten Pagina 23

Gesprekken leerkrachten Pagina 23

Leerling-observaties Pagina 24

Leerkracht-observaties Pagina 32

Conclusies Pagina 35

Discussie Pagina 37

Aanbevelingen stichting Sirius Pagina 40

Referenties Pagina 41

Bijlage 1: observatie-instrument leerling Pagina 45

(4)

Introductie Digitale revolutie

We leven in de tijd van de digitale revolutie; overal om ons heen vernieuwt en versnelt alles. De huidige ontwikkeling van de technologie heeft invloed op vrijwel alle aspecten van ons leven. Zo beïnvloedt het onder andere ons sociale netwerk, de

gezondheidszorg, de economie, de politiek, en met dit alles ook ons dagelijks leven (Brey, Briggle & Spence, 2012). Zaken die, zeker voor de kinderen en jongeren van onze

samenleving, zo vanzelfsprekend zijn, bestonden niet zo heel lang geleden nog helemaal niet. Denk bijvoorbeeld aan vaccinaties, medicijnen, vervoer, communicatiemiddelen en sociale media (Brey, Briggle & Spence, 2012). Dit alles is en blijft in ontwikkeling, wat maakt dat het leven van toekomstige generaties er volledig anders uit zal zien. Aangezien er in de komende eeuw hoogstwaarschijnlijk steeds meer banen komen in de technologie en wetenschap is het van belang om de huidige generatie hierop voor te bereiden. Kang en Keinonen (2017) deden onderzoek naar het effect van onderzoekend leren op de

carrièreambities van Finse jongeren. Daaruit is gebleken dat meer ervaring met

onderzoekend leren een goede voorspeller is voor het ambiëren van een baan binnen de wetenschap (Kang & Keinonen, 2017). Er ligt dus een mooie uitdaging bij scholen om de kinderen op dit gebied te inspireren en te motiveren. Besteed aandacht aan wetenschap en techniek, zodat de kinderen van nu met plezier en ambitie de banen zullen vervullen die in de toekomst nodig zijn.

Wetenschap en techniek in het basisonderwijs

De huidige generatie kinderen is geboren en getogen in dit technologische tijdperk. Dit maakt dat zij meer wetenschappelijke en technische vaardigheden bezitten dan vaak gedacht wordt (Zimmerman, 2007). Echter, wetenschappelijk denken bij kinderen moet herhaaldelijk getraind worden. Het is namelijk een complexe set aan cognitieve en

(5)

metacognitieve vaardigheden (Zimmerman, 2007). Aangezien deze vaardigheden niet vanzelf ontstaan, is het van belang om de kinderen van nu wetenschap en techniek aan te bieden op school (Zimmerman, 2007). Marian en Jackson (2016) deden onderzoek naar onderzoekend leren bij het jonge kind. Zij benadrukken dat het van belang is om al op jonge leeftijd te beginnen met onderzoekend leren (Marian & Jackson, 2016). Vandaar dat het belangrijk is om al op de basisschool te beginnen met wetenschap- en techniekonderwijs.

In 2016 werd het techniekpact 2020 in ontvangst genomen door de ministers Kamp en Bussemaker en staatssecretaris Dekker. Dit techniekpact is ontwikkeld om mee te kunnen gaan in de technologische ontwikkelingen van deze tijd (Techniekpact, 2016). Er zijn twaalf doelen gevormd omtrent het structureel aanbieden van wetenschap en techniek in het onderwijs, die voor 2020 bereikt moeten zijn. De eerste drie doelen hebben betrekking op het basisonderwijs. Het eerste doel stelt dat alle basisscholen in 2020 structureel W&T aan moeten bieden. Het tweede doel richt zich op het beter toerusten van leerkrachten op het aanbieden van W&T. Tenslotte willen ze de publiek-private samenwerkingen in primair en voortgezet onderwijs versterken (Techniekpact, 2016).

Onderzoekslabs van Sirius

Ook stichting Sirius wil voldoen aan de doelen voor 2020. Stichting Sirius is een onderwijsbestuur in Amsterdam zuidoost. Het bestuur telt veertien basisscholen. Sirius is hard bezig met het implementeren van wetenschap en techniek in het onderwijs. Het doel is om in 2020 wetenschap en techniek onderdeel te laten zijn van de dagelijkse praktijk door middel van een onderzoekslab voor alle bouwen op alle scholen (Sirius, 2015). Een dergelijk lab is een ruimte, kast of leskist waar of waarmee de leerlingen, het liefst zelfstandig, aan de slag kunnen met onderzoekend en ontwerpend leren (vanaf nu: OOL) met rijke materialen. Bijna alle scholen hebben inmiddels een kleuterlab en er wordt nu gestart met ook midden- en

(6)

te weten of deze labs wel het gewenste effect hebben. Daarom zal er onderzoek gedaan worden naar de effectiviteit en het bereik van de onderzoekslabs en de manier waarop verschillende leerkrachten en leerlingen hiermee omgaan op de Sirius-scholen.

Tot nu toe zijn er vier scripties voor Sirius geschreven vanuit de Universitaire Pabo van Amsterdam omtrent wetenschap- en techniekonderwijs. Allereerst is onderzoek gedaan naar leergedrag van kleuters in een OOL-les en de didactische vaardigheden van leerkrachten omtrent OOL (Korvoort, 2014). Vervolgens is onderzoek gedaan naar open en gestructureerde vormen van OOL-lessen in groep drie (Roos, 2015). Afgelopen jaar werd er onderzoek gedaan naar de behoefte van ondersteuning voor leerkrachten bij het integreren van 21ste-eeuwse vaardigheden in een methodeles (Meijers, 2017). Ook werd er onderzoek gedaan naar de

succesfactoren om een onderzoekslab te implementeren in de schoolcultuur (Vertelman, 2017). Na alle wetenschappelijke en praktische investering van de afgelopen jaren in de

onderzoekslabs is het tijd om te peilen wat de leeropbrengst is van de onderzoekslabs voor de leerlingen.

Theoretisch kader Onderzoekend en ontwerpend leren

Het doel van OOL is kinderen competenties te laten ontwikkelen die samenhangen met de wetenschappelijke manier van werken of te werken als onderzoeker of ontwerper (Graft & Kemmers, 2007). OOL is een manier van leren waarbij kinderen spelenderwijs het onderzoeks- en/of ontwerpproces doorlopen. Door middel van activerende werkvormen worden

wetenschappelijke kernconcepten en technische inzichten opgedaan (Graft & Kemmers, 2007). Bij OOL is het onderzoeken of ontwerpen een middel om te leren over een vakgebied (Graft & Kemmers, 2007). De kinderen doen dus kennis op over vakgebieden zoals natuurkunde, biologie, techniek of aardrijkskunde. Het voornaamste doel van OOL is kinderen te laten werken op een wetenschappelijke manier of als ontwerper. Het onderzoeks- en ontwerpproces

(7)

wordt gebruikt als spel, hierbij doen de leerlingen alsof ze wetenschapper zijn (Graft & Kemmers, 2007).

Er is een duidelijk verschil tussen onderzoekend leren en ontwerpend leren.

Onderzoekend leren is een vorm van leren waarbij leerlingen leren over biologische en fysische concepten. De kinderen experimenteren met concrete materialen, objecten of organismen. Een voorbeeld hiervan is onderzoeken waarom iets wel of niet drijft (Graft & Kemmers, 2007). Ontwerpend leren is daarentegen een vorm van leren die goed aansluit bij techniekonderwijs. De kinderen werken vanuit een probleem of een behoefte. Hierbij ontwerpen de leerlingen een concreet product als oplossing voor het probleem of de behoefte, denk bijvoorbeeld aan een knikkerbaan (Graft & Kemmers, 2007).

Dergelijke lessen en vaardigheden lijken misschien wat hoog gegrepen voor jonge kinderen. Toch is het juist heel waardevol om al op jonge leeftijd met OOL te beginnen. Assaraf en Orit (2009) deden onderzoek naar de vraag of de vaardigheid systematisch denken bij kinderen kon worden aangeleerd door middel van onderzoekend leren. Dit hebben ze

onderzocht door leerlingen te observeren tijdens onderzoekend leren-lessen en door ze voor- en achteraf te testen op de vaardigheid systematisch denken. Hieruit blijkt dat jonge kinderen wel degelijk in staat zijn om op een hoog niveau abstract te kunnen denken. Dit lukt ze vooral als ze met goede begeleiding van de leerkracht regelmatig het onderzoekend leren-proces

doorlopen (Assaraf & Orit, 2009). Als leerlingen op jonge leeftijd al op een hoog niveau kunnen denken, biedt dat mooie mogelijkheden voor hun toekomst.

Fases onderzoekend en ontwerpend leren

Een OOL-proces bestaat uit verschillende fases. Aangezien in dit onderzoek wordt onderzocht wat kinderen leren tijdens OOL, is het relevant om te weten welke fases kinderen doorlopen tijdens OOL. De fases zeggen veel over de vaardigheden die de leerlingen aanleren en/of bezitten.

(8)

Figuur 1. Vergelijken tussen de cycli van onderzoekend leren en ontwerpend leren. Figuur uit Graft & Kemmers, 2007

Het leerproces van OOL is door Graft en Kemmers (2007) uitgeschreven in een hypothetisch leerproces. In de werkelijkheid zullen deze fases soms in een andere volgorde of door elkaar heen verlopen. Een andere volgorde is dus niet per definitie een foute volgorde. Daarnaast is vooral het cyclische proces van belang. Als er een oplossing voor een probleem of ontwerp wordt gevonden leidt dat vaak tot nieuwe vragen en problemen. De cyclus begint dan weer van voor af aan. Het lineaire stappenplan geeft houvast aan onderzoekers en ontwerpen, daarom is het zinvol om ook leerlingen op deze cyclische manier te laten werken.

Veel verschillende onderzoekers hebben de fases uitgeschreven op verschillende manieren. Het onderzoek van Pedaste et al (2015) is daar een voorbeeld van. In de figuur hieronder is te zien dat in dit onderzoek minder fases worden omschreven dan door Graft en Kemmers (2007). Pedaste et al (2015) omschrijven echter wel meer subfases.

(9)

Als er uitgegaan wordt van de fases van Graft en Kemmers (2007) ziet een

onderzoekend leren proces er als volgt uit. Allereerst ervaren de leerlingen een confrontatie. De leerlingen worden geconfronteerd met een verschijnsel, object of organisme dat nieuw is, maar aansluit bij hun belevingswereld. Op deze manier wordt hun interesse en nieuwsgierigheid geprikkeld. De tweede fase is de verkenningsfase. Op een vrije manier ontdekken de leerlingen het verschijnsel. Dit wordt ook wel de aanrommelfase genoemd, aangezien de leerlingen alleen nog maar verkennen op een ongestructureerde manier. Vervolgens zetten de leerlingen een experiment op. Ze maken een plan over wat zij gaan doen in het experiment. De vierde fase is het uitvoeren van dit experiment en het bijhouden van waarnemingen en resultaten. Op basis van die resultaten en waarnemingen worden er conclusies getrokken. Deze leiden tot

oplossingen en eventuele vervolgvragen. De resultaten, oplossingen en vervolgvragen worden in de volgende fase gepresenteerd aan bijvoorbeeld de rest van de klas. Ten slotte is er voor Figuur 2: de verschillende hoofd- en subfases zoals omschreven door Pedaste et al (2015)

(10)

leerkracht en leerling in de laatste fase het moment om zich te verdiepen en verbreden in het onderwerp (Graft & Kemmers, 2007).

De cyclus van ontwerpend leren ziet er volgens Graft en Kemmers (2007) als volgt uit. Allereerst constateren de leerlingen een probleem of behoefte. Dit wordt onderzocht en de eisen waaraan het ontwerp moet voldoen worden vastgesteld. In de tweede fase brainstormen de leerlingen over verschillende oplossingsmogelijkheden. Vervolgens wordt er een

ontwerpvoorstel gemaakt. De leerlingen werken het beste idee uit en maken een ontwerpschets. Op basis van de ontwerpschets gaan de leerlingen hun ontwerp uitvoeren. Na de uitvoering wordt het prototype getest en geëvalueerd. Tenslotte wordt er, net zoals bij onderzoekend leren, gepresenteerd, verdiept en verbreed.. Pedaste et al. (2015) onderzochten welke fases nodig zijn voor onderzoekend leren en hoe deze fases geordend moeten worden. Zij onderzoeken dit door middel van een literatuurstudie. Op basis van dit onderzoek adviseren zij leerkrachten om zich te beperken tot vijf hoofdfases. Deze fases zijn terug te zien in figuur 2. SLO hanteert in Nederland de cyclus met zeven verschillende de fases zoals omschreven door Graft en Kemmers (2007). Echter, Pedaste et al. (2015) stellen dat te veel fases voor leerlingen verwarrend zijn en dus niet bijdragen aan het bieden van overzicht in het onderzoeksproces.

Leerlijnen SLO

Graft, Tank en Beker (2016) schreven op basis van de fases van OOL een leerlijn uit over OOL. Voor elke fase zijn doelen geschreven op drie verschillende niveaus: aanvankelijk, vervolgens en ten slotte. Bewust hebben zij specifieke leeftijden en groepen achterwege gelaten. In hoeverre er aan deze doelen wordt gewerkt en in hoeverre ze worden behaald is erg afhankelijk van de schoolsituatie en de kwaliteit en kwantiteit van OOL op de school. Een eigen passende koppeling kan gemaakt worden tussen groepen en de drie niveaus (Graft, Tank,

(11)

Tabel 1

Leerdoelen per fase voor onderzoekend en ontwerpend leren bij het niveau vervolgens. Tabel gebaseerd op: Graft, Tank, & Beker, 2016

Fases Doelen onderzoekend leren Doelen ontwerpend leren

Confronteren – signaleert concrete kwesties meer bewust en met meer oog voor detail – signaleert steeds meer detail in onderzoeksobjecten

– exploreert vanuit een bewuste observatie en meer doelgericht

– signaleert concrete kwesties meer bewust en met meer oog voor detail – stelt meer gerichter vragen

Verkennen – voorspelt voorafgaand aan eigen onderzoek wat er gebeurt als één factor verandert

– geeft een voorspelling tekstueel of via pictogrammen weer

– exploreert vanuit een bewuste observatie en meer doelgericht – komt tot minimaal twee mogelijke oplossingen en kiest de beste uit – kan ten minste één reden aangeven voor de gekozen oplossing

Onderzoek/ ontwerp opzetten

– bedenkt een passende manier van onderzoeken bij de voorspelling of onderzoeksvraag

– bedenkt met aanwijzingen van de leraar een werkplan

– tekent de ontwerpoplossing met duidelijk aangegeven details – verzamelt mogelijke

materialen om het ontwerp uit te voeren

Uitvoeren – houdt een gerichte werkvolgorde aan tijdens het onderzoek

– verandert bewust iets om een effect waar te nemen

– voert op een handige manier een onderzoek uit met één variabele – geeft onderzoeksgegevens in getallen en meeteenheden weer

– maakt een product waarin de eisen in duidelijke kenmerken tot uiting komen

– maakt gebruik van meer

verschillende passende technieken om (onderdelen van) het product te realiseren

Conclusie/

testen – beschrijft gebeurtenissen in de juiste volgorde – formuleert oorzaak-gevolg redeneringen

– probeert uit of het product naar behoren werkt en maakt waar nodig eenvoudige aanpassingen

Presenteren – licht uitkomsten van een onderzoek mondeling toe tijdens een presentatie

– kan in een verhaal met tekeningen weergeven wat het product is, waarvoor het dient en hoe het werkt – kan het verhaal op een

(12)

begrijpelijke wijze presenteren aan anderen

Verdiepen – verbreedt de

onderzoeksopbrengst naar andere contexten/situaties

– kan een ontwerpvraag formuleren als vervolg op het ontwikkelde product

Ondersteuningen tijdens onderzoekend leren

Kim en Hannafin (2010) hebben onderzocht in welke mate leerkracht, medeleerlingen en technologie ondersteuningen bijdragen aan het onderzoekend leren van leerlingen. Dit onderzoek werd gedaan in de zesde klas, te vergelijken met groep 8, van een school in het zuidoosten van de Verenigde Staten. Twee klassen, die beide wetenschap onderwijs kregen van dezelfde leerkracht, werden onderzocht. Voor het onderzoek en een post-observatie gedaan. In de observaties bleek dat leerlingen verschillende onderzoekspatronen doorlopen en dat ze bij het oplossen van wetenschappelijke vraagstukken verschillende soorten ondersteuningen gebruikten in hun onderzoeksactiviteiten. Op basis van deze observaties deelden Kim en Hannafin (2010) een aantal ondersteunende activiteiten in binnen de drie categorieën: medeleerlingen, leerkracht en technologie.

De vier ondersteunenden activeiten vanuit de medeleerlingen die uit de observaties kwamen zijn demonstratie, procedurele hulp, bevestiging en uitwisselen van verschillende perspectieven. Vooral de laatste zorgt ervoor dat leerlingen elkaar uitdagen, op hun ideeën en oplossingen reflecteren en deze eventueel herzien. Demonstratie kwam in deze observatie het meest voor. De leerlingen zochten vooral hulp bij elkaar bij technische problemen. Er werd dan aan elkaar op de computer gedemonstreerd hoe je iets doet (Kim & Hannafin, 2010).

De ondersteuningen vanuit de leerkracht zijn verhelderen van taak en activiteit, het proces van de leerlingen monitoren en het denken van de leerlingen uitdagen. De leerkracht uit de observatie begon elke les met het herhalen van doelen, taken en activiteiten. Iedere leerling was met een eigen project bezig, maar werd dus wel gevolgd door de leerkracht. Gedurende het

(13)

project kregen de leerlingen feedback en werd hun proces bijgehouden (Kim & Hannafin, 2010).

Kim en Hannafin (2010) ontdekten dat binnen het werken met technologie ondere andere duidelijke projectdoelen zorgen voor succesvoller onderzoekend leren. In de observaties bleek dat de leerlingen die aan de slag gingen zonder duidelijke projectdoelen moeite hadden met focussen en effectief te werk gaan. Deze leerlingen raffelden hun onderzoek af en

spendeerde maar liefst 50 procent van hun werktijd aan andere dingen, zoals gamen of surfen op het internet (Kim & Hannafin, 2010). Verder waren de volgende vaardigheden belangrijk met het werken met technologie: context verheldering, metacognitie, proces bijhouden en communicatie.

Volgens Kolodner et al. (2003) is er nog een belangrijk aspect dat komt kijken bij OOL. In klassen waar leerkrachten focussen op samenwerken en van elkaar leren verloopt het proces vaak beter. Het gevoel van samenhorigheid en een gezamenlijk doel maakten de leerlingen enthousiast, gemotiveerd en leergierig. Daarnaast is het van belang dat de leerkracht de onderzoeksvaardigheden een aantal keer voordoet, ook wel modellen genoemd. De leerlingen leren de vaardigheden dan op de juiste manier aan (Kolodner et al., 2003).

Interventies leerkrachten

Domeinen van wetenschappelijk denken

Volgens Uum, Verhoeff en Peeters (2016) is het belangrijk dat leerkrachten inspelen op deze domeinen tijdens een OOL-proces. Zij onderzochten op basis van observatie met

videobeelden in hoeverre leerkrachten de verschillende domeinen van wetenschappelijk denken inzetten in de verschillende fases, zoals hierboven omschreven, van onderzoekend leren. De domeinen van wetenschappelijk denken die worden onderscheiden zijn: het conceptuele domein, het kennisdomein, het sociale domein en het procedurele domein (Uum, Verhoeff, Peeters & 2016). De eerste drie domeinen heeft Duschl (2008) bedacht op basis van

(14)

wetenschappelijk onderzoek en wetenschappelijk onderwijs. Furtak et al. (2012) voegen daar het procedurele domein aan toe. Dit baseren zij op een reviewstudie over onderzoekend leren. Of de leerkrachten deze domeinen inzetten in de verschillende fases onderzochten zij door beeldmateriaal van gegeven lessen te analyseren. Ook onderzochten zij wat het effect is van de interventies van de leerkrachten tijdens het onderzoekend leren proces van de leerlingen.

Het conceptuele domein bestaat uit de kennis van natuurlijke systemen. Een voorbeeld hiervan is begrijpen wat licht is en hoe dit werkt. Kinderen moeten eerst kennis hebben van natuurlijke systemen die relevant zijn voor hun onderwerp, voordat zij een goed onderzoek kunnen doen (Uum, Verhoeff & Peeters, 2016). Het kennisdomein bestaat uit de kennis over en reflectie op wetenschappelijke processen en kennis. Leerlingen moeten weten dat

wetenschappelijke kennis gebaseerd is op empirische processen en bevindingen (Uum, Verhoeff & Peeters, 2016). Het sociale domein gaat over de samenwerking met andere wetenschappers. Leerlingen werken in OOL vaak ook samen. Ook is het sociale domein belangrijk voor de laatste fase van OOL: presenteren aan andere leerlingen wat ze hebben onderzocht (Uum, Verhoeff & Peeters, 2016). Het procedurele domein gaat over de onderzoeksprocedures die je moet kennen en kunnen uitvoeren. Voor die procedures moet aandacht zijn tijdens de verschillende fases van onderzoek doen (Uum, Verhoeff & Peeters, 2016).

De interventies van de leerkrachten dragen bij aan het begrip en de kennis van de leerlingen over de onderzoekscyclus. Voordat de leerlingen fase vier bereiken, de uitvoering van het experiment, is het van belang dat alle domeinen aan de orde zijn gekomen. Als de leerlingen alle domeinen al kennen dan kunnen zij deze beter toepassen in hun onderzoek. In de videobeelden was duidelijk te zien dat sommige leerkrachten aandacht besteden aan specifieke domeinen gelinkt aan de juiste fase. In deze gevallen kunnen de leerlingen beter schakelen binnen de domeinen en verschillende fases. Ze zijn er dan ook beter toe in staat om

(15)

hun resterende vragen zelf te kunnen oplossen door de wetenschappelijke vaardigheden die ze dan al hebben. (Uum, Verhoef & Peeters, 2016). In de tabel hieronder staat welk domein in welke fase een rol speelt.

Tabel 2

Per fase wordt aangegeven welke domeinen van toepassingen zijn, welke interventies leerkrachten toe kunnen passen en wat dat bijdraagt aan het leerproces van de leerlingen. Tabel uit:Uum, Verhoeff en Peeters, 2016

Phase Domain Examples of teacher interventions The contribution to the learning

process of pupils Introduction Epistemic Promoting pupils’ enthusiasm

regarding the process of open inquiry by referring to authentic research practices

Understanding the context of scientific research and being enthusiastic about the process of open inquiry

Exploration Conceptua

l Questioning pupils to retrieve prior knowledge and improving understanding about the project theme by linking concepts with relevant everyday contexts and providing hands-on science activities combined with mindson reflections

Differentiating between their acquired knowledge and the knowledge they wanted to acquire regarding the project theme in order to formulate a research question in the next phase of inquiry

Designing the

investigation

Procedural Scaffolding the procedure of formulating a research question via a question machine with criteria and examples

Performing the procedure of formulating and adjusting a research question

Epistemic Explaining design criteria of a proper investigation and questioning pupils about considerations regarding their research design, such as the number of research subjects and measurements

Considering the number of research subjects and measurements needed to conduct the investigation

Social Facilitating pupils’ collaboration, for example, by dividing roles such as chairman, and discussing individual responsibilities

regarding these roles

Working together during the inquiry process according to their role of collaboration

(16)

the

investigation to measure precisely and how to take organised notes measurements and taking organised notes Conclusion Procedural Explaining how to draw a

conclusion by discussing relevant everyday contexts and referring back to the research question

Referring back to the research

question when drawing a conclusion

Epistemic Questioning pupils about the difference between results, conclusion and discussion and providing explanations

Differentiating between results,

conclusion and discussion

Presentation/ communicati on

Social Asking pupils to clarify their presentations and facilitating reflection through feedback on how to present the research in a clear and organised way

Explaining the research to an audience via paying attention to the different components of

the process of inquiry

Deepening/br

oadening Reflection and further elaboratio n on all domains or specific choices

Visiting a scientific practice or facilitating a visit of researchers to the primary school to reflect on acquired knowledge and to further deepen/broaden the knowledge

Reflecting on acquired knowledge and further deepening/broadening of knowledge

Betrokkenheid leerkrachten

Marshall, Smart en Alston (2017) hebben de betrokkenheid van leerkrachten bij onderzoekend leren onderzocht. In een quasi-experimenteel onderzoek zijn de scores van studenten met betrokken en met niet betrokken leerkrachten vergeleken. Op alle gebieden (Scientific Practices, Science Concepts, Science Composite) scoren de leerlingen met een betrokken leerkracht significant hoger (Marshall, Smart & Alston, 2017). Ook Lazonder en Harmsen (2016) onderzochten of leerlingen meer leren met of zonder sturing van de leerkracht. Om dit te onderzoeken deden zij een literatuurstudie. Hun conclusie is dat sturing essentieel is voor succesvol onderzoekend leren. De leerlingen die meer sturing krijgen ontwikkelen meer onderzoeksvaardigheden (Lazonder & Harmsen, 2016).

(17)

Lumpe, Czerniak, Haney en Beltyukova (2012) deden onderzoek naar scholing en overtuigingen van leerkrachten omtrent wetenschap- en techniekonderwijs. Een van de onderzoeksvragen was of de overtuigingen van leerkrachten de prestaties van leerlingen beïnvloeden. Er is een regressieanalyse gedaan voor overtuigingen van de leerkracht omtrent wetenschap- en techniekonderwijs en de prestaties van de leerlingen. Vertrouwen in eigen kunnen en professionele ontwikkeling in uren hebben een positief verband met de prestaties van de leerlingen. Verwachtingen over de uitkomst van leeropbrengst vanuit de leerkracht hebben een negatief verband met de prestaties van de leerlingen (Lumpe, Czerniak, Haney & Beltyukova, 2012)

Chin (2007) observeerde wetenschap- en technieklessen om te achterhalen welke vragen leerkrachten gebruiken om het denken van leerlingen te stimuleren. De vragen vallen binnen vier categorieën: Socratic questioning, verbal jigsaw, semantic tapestry en framing. Socratic questioning houdt in dat de leerkracht heel veel vragen stelt om dieper tot de

gedachtes van de leerling zelf te komen. De leerkracht geeft hier geen instructie of informatie, maar probeert zoveel mogelijk uit de leerling te halen (Chin, 2007). Verbal jigsaw wil zeggen dat de leerkracht veel wetenschappelijke termen gebruikt. Op deze manier geven de

leerkrachten extra informatie en breiden ze de wetenschappelijke woordenschat van de leerlingen uit (Chin, 2007). Semantic Tapestry gaat over verbinden van de ideeën van de leerlingen met andere ideeën of concepten. De leerkracht helpt hierbij de leerlingen om verbanden te zien die ze anders niet zouden ontdekken (Chin, 2007). Tenslotte is framing een vorm van vragen waarbij de leerkracht een concept of idee van de leerling samenvat of afbakent. De leerkracht stelt hier vaak hypothetische vraag om de leerlingen tot een bepaald besef te laten komen (Chin, 2007).

Lehtinen en Viiri (2016) onderzochten de invloed van sturing tijdens onderzoekend leren. Zij delen sturing op in sturing door simulatie, op de computer, en sturing door de leerkracht. Voor

(18)

de sturing van de leerkracht maken zij een overzicht van de verschillende vormen van sturing. In tabel 3 is een overzicht gegeven van deze vormen van sturing. De voorbeelden zijn

gebaseerd op de lessen die zijn gegeven voor het onderzoek van Lehtinen en Viiri (2016). De conclusie die zij trekken is dat het aan te bevelen is om te zorgen voor veel sturing bij het OOL.

Tabel 3

Vormen van sturing en de bijbehorende acties van de leerkracht met omschrijving. Tabel gebaseerd op: Lehtinen en Viiri (2016)

Form of guidance Guiding action Description

Process constraint

Reducing options Suggestion to the learners to, e.g., use just two objects or hold an object in its place

Performance

dashboard Feedback on experimentation Feedback for the learners as they experiment with the simulation on e.g. good strategy for experimenting with the simulation

Feedback on answer Feedback for the learners after they have

answered to an assignment or have succeeded in an assignment given by the teacher

Prompts Prompt for action Prompt to perform an action with the simulation, e.g., to complete an assignment from the Game tab or to balance the seesaw in a given situation Prompt for answer Prompt to give a verbal response, e.g., to set up a

hypothesis or reflect on their actions

Heuristics Reminder Reminder about a previous assignment or the rule which they can use to balance the seesaw Hint A hint to the learners which gives them

information needed to balance the seesaw or complete an assignment

(19)

Scaffolds Dividing the problem

into smaller parts Investigation into the similar ratios of weights and their distances from the fulcrum is structured by asking multiple simple closed questions in a row

Direct

presentation of information

Presentation of

information Presenting the learners with, e.g., the rule by which the seesaw can be balanced with or the factors (weight and distance from the fulcrum) that affect the balance

Vragen stellen

Om leerlingen te stimuleren en uit te dagen is het van belang dat leerkrachten de juiste vragen stellen (Vaan & Marell, 2012). Vaan en Marell (2012) beschrijven daarom een aantal verschillende soorten vragen die effectief zijn om leerlingen tot onderzoekend en ontdekkend leren te zetten. De vragen die zij beschrijven zijn waarderings-, voorspellings-, operationele, verklarings- en toepassingsvragen.

Waarderingsvragen zijn vragen die gaan over de waarde die een kind toekent aan het object van onderzoek (Vaan & Marell, 2012). Een voorbeeld van een waarderingsvraag is: “Met welke kleuren tol krijg je het grappigste effect?”. Deze vragen zijn dus persoonlijk en objectief. Ze zijn goed inzetbaar voor onderwerpen als natuurbeleving en duurzame

ontwikkeling (Vaan & Marell, 2012). Je laat leerlingen vertellen over hun belevenissen met de natuur en leert ze waarde toe te kennen aan de levende of levenloze natuur (Vaan & Marell, 2012).

Ook zijn voorspellingsvragen van belang bij OOL. Leerlingen worden bewust van hun denkbeelden, openen hun concepten en leren deze toe te passen door voorspellingsvragen (Vaan & Marell, 2012). Een voorbeeld is: “Wat denk je dat er gebeurt als ik 10 knikkers in de drijvende deksel leg?”(Vaan & Marell, 2012). Door kinderen te vragen wat zij denken dat er zal gebeuren voelen ze zich vrijer om hun eigen ideeën te uiten (Vaan & Marell, 2012).

(20)

Vervolgens komen de operationele vragen aan bod. Dit is een brede en erg belangrijke categorie voor OOL (Vaan & Marell, 2012). Operationele vragen geven richting aan onderzoek en maken het concreet voor de leerlingen (Vaan & Marell, 2012). De combinatie van

operationele vragen en voorspellingsvragen is ideaal om het onderzoekend leren van leerlingen te stimuleren (Vaan & Marell, 2012). Met operationele vragen worden leerlingen gestimuleerd tot waarnemen, vergelijken, tellen, meten en beïnvloeden (Vaan & Marell, 2012).

Daarnaast kunnen leerkrachten ook verklaringsvragen inzetten. Echter, Vaan en Marell (2012) geven aan dat voorspellingsvragen effectiever zijn verklaringsvragen. Leerkrachten vragen met dit soort vragen namelijk naar dingen die leerlingen niet weten. Ze vragen leerlingen namelijk waarom iets zo is, een verklaring, en die hebben kinderen vaak nog niet (Vaan & Marell, 2012).

Ten slotte zijn er nog de toepassingsvragen. Toepassingsvragen helpen leerlingen om het geleerde te gebruiken in een nieuwe situatie of in het alledaagse leven (Vaan & Marell, 2012). Dit gaat bijvoorbeeld over in welk speelgoed magneten worden gebruikt. Dit is voor leerlingen dus de koppeling naar de realiteit (Vaan & Marell, 2012).

Cruz-Guzmán, García-Carmona en Criado (2017) onderzochten trainingen die leerkrachten trainen in het stellen van de juiste vragen tijdens onderzoekend leren. Hieruit is gebleken dat het belangrijk is om leerkrachten vooral aan te leren hoe ze bepaalde vragen moeten formuleren. Dit gaat dan vooral over vragen van hogere orde voor wetenschappelijk onderzoek. In het onderzoek zijn drie soorten vragen onderscheiden. Allereerst heb je het soort vragen waarbij een leerkracht de leerlingen vraagt hoe ze iets kunnen controleren of ontdekken, bijvoorbeeld ‘How would you test the importance of light for plants?’ (Cruz-Guzmán, García-Carmona & Criado, 2017). Het tweede type vraag zijn voorspellingsvragen. Dit komt overeen met de voorspellingsvragen die Vaan en Marell (2012) omschrijven. Ten slotte moeten de leraren leren hoe ze vragen stellen naar een verband tussen twee variabelen. Een voorbeeld

(21)

hiervan is ‘How does the size of an object’s shadow change if we modify the position of light source?’ (Cruz-Guzmán, García-Carmona & Criado, 2017).

Huidige studie

Voor Stichting Sirius is het van belang om te weten of zij op de goede weg is met de onderzoekslabs. In dit onderzoek zal daarom onderzocht worden wat de leeropbrengst is voor de leerlingen die werken met het onderzoekslab en wat de invloed van het vragenstelgedrag van de leerkracht hierop is. De onderzoeksvraag van dit onderzoek is: ‘Op welke manier beïnvloedt het vragenstelgedrag van de leerkracht binnen de context van een onderzoekslab de onderzoekende houding van de leerlingen?’. Dit wordt onderzocht door te kijken naar de leerlijn voor OOL van Graft, Tank en Beker (2016). Alle niveaus worden meegenomen in het onderzoek. De fases zoals omschreven door Pedaste et al (2015) worden verwerkt in de observaties. De deelvraag die aansluit bij de leeropbrengst van de leerlingen is: ‘In hoeverre verbeteren de onderzoeksvaardigheden van een leerling door het werken met een

onderzoekslab?’.

Tijdens de observaties wordt ook gekeken naar welk vragenstelgedrag van de leerkrachten zorgen voor een effect op de leeropbrengst bij de leerlingen. Er zal gekeken worden of de OOL-fases worden gevolgd zoals omschreven in Pedaste et al (2015). Ook wordt er onderzocht wat voor soort vragen de leerkrachten stellen en of er een verband is tussen het soort gestelde vragen en de onderzoeksvaardigheden die de leerlingen laten zien. De vragen worden ingedeeld in waarderings-, voorspellings-, operationele, verklarings- en

toepassingsvragen zoals omschreven door Vaan en Marell (2012). De deelvraag die hierbij hoort is: ‘Wat is het vragenstelgedrag van de leerkracht binnen de context van een

(22)

Methode Participanten

De participanten zijn onderbouw- en middenbouwleerlingen en drie leerkrachten van Stichting Sirius. Het onderzoek wordt gedaan in twee kleuterklassen en in een groep 3/4. De leerkrachten van de klassen die geobserveerd zijn hebben ervaring met het geven van

wetenschaps- en technieklessen. De leerkracht op school één heeft zelfs een scriptie geschreven over de sturing van de leerkracht tijdens OOL. De leerkracht op school twee heeft veel ervaring met het opzetten van en het lesgeven in een kleuterlab. Op school drie is de leerkracht

wetenschap- en techniekcoördinator. Deze leerkracht heeft ook een post HBO opleiding gedaan omtrent wetenschap en techniek. In totaal doen drie klassen mee aan de lessen die gegeven worden ten behoeve van dit onderzoek.

Meetinstrumenten

Ten eerste is er een observatie-instrument ontwikkeld om de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen in kaart te brengen. Dit instrument wordt gebaseerd op de leerlijn van Graft, Tank, en Beker (2016) en de fases zoals omschreven door Pedaste et al (2015). Om te zorgen voor validiteit is het meetinstrument voorgelegd aan verschillende OOL-experts. De experts gaven aan dat het van belang is om de onderzoeksvaardigheden te operationaliseren, zodat alles in observeerbaar gedrag was omschreven. Daarnaast werd geadviseerd om te kiezen voor een cyclus met minder fases. In eerste instantie was het instrument gebaseerd op de zeven fases zoals omschreven door Graft en Kemmers (2007). Voor meer overzicht is er gekozen voor de cyclus van Pedaste et al (2015) met vijf fases. In het instrument zijn voor de vijf hoofdfases van Pedaste et al (2015) de gedragingen van de verschillende niveaus van Graft, Tank en Beker (2016) uitgeschreven. Tijdens de observaties wordt er geturfd hoe vaak die gedragingen

(23)

Ten slotte is er ook een observatie-instrument ontwikkeld om het leerkrachtgedrag te observeren. Om de sturing van de leerkracht te meten wordt tijdens elke hoofdfase van Pedaste et al (2015) in alle lessen bijgehouden hoe vaak een leerkracht een vraag stelt om de leerlingen te sturen. De vragen die worden geteld zijn de vragen zoals omschreven door Vaan en Marell (2012). Dit zijn waarderings-, voorspellings-, operationele, verklarings- en toepassingsvragen. Tijdens elke les is een geluidsfragment opgenomen en op basis daarvan is het vragenstelgedrag van de leerkracht geobserveerd.

Procedure

Om te beginnen zal er met elke leerkracht een open gesprek worden gevoerd over hun manier van OOL-lesgeven. Daar wordt de leerkrachten gevraagd om hun visie omtrent OOL. Ook wordt besproken wat voor lessen de leerkrachten normaal geven en hoe de school omgaat met OOL. Dit gesprek heeft als doel om in kaart te brengen wat de stijl en visie van de

leerkracht is omtrent OOL. Dit kan namelijk invloed hebben op de manier waarop ze de les geven, de cyclus volgen en vragen stellen.

In de klassen zullen drie à vier observaties worden gedaan in een periode van twee maanden. De onderzoeksvraag van dit onderzoek is: ‘Op welke manier beïnvloedt het

vragenstelgedrag van de leerkracht binnen de context van een onderzoekslab de onderzoekende houding van de leerlingen?’. De deelvragen zijn: ‘In hoeverre verbeteren de

onderzoeksvaardigheden van een leerling door het werken met een onderzoekslab?’ en ‘Wat is het vragenstelgedrag van de leerkracht binnen de context van een onderzoekslab?’.

In drie klassen zijn er OOL-lessen geobserveerd. De lessen werden onafhankelijk van elkaar gegeven zonder sturing van de observant. De leerkrachten is gevraagd om te laten zien wat zij in de klas met OOL doen.

De eerste deelvraag zal worden beantwoord door met de gegevens van de leerlingen-observaties in kaart te brengen hoeveel onderzoeksvaardigheden er per school per fase

(24)

voorkomen en of die onderzoeksvaardigheden toenemen in de loop van de lessen. Om te achterhalen of de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen in de loop van de vier lessen toenemen wordt een Repeated-Measures ANOVA uitgevoerd met de gegevens van alle

leerlingen. Hieruit zal blijken of het aantal onderzoeksvaardigheden significant verschillen over tijd en of er dus een bepaalde groei te zien is.

De tweede deelvraag wordt beantwoord door de gegevens van de leerkracht-observaties te analyseren. De hoofdvraag wordt beantwoord door de gegevens van leerkracht-observaties te vergelijken met de gegevens van de leerling-observaties doormiddel van regressieanalyse. Hieruit zal blijken of het aantal onderzoeksvaardigheden bij de leerlingen te verklaren is door het vragestelgedrag van de leerkracht.

Resultaten

Gesprekken leerkrachten

De leerkracht op school één geeft aan dat ze de leerlingen heel bewust door de fases heen leidt. De leerkracht heeft dus kennis van de fases en geeft aan dat zij ervaart dat zonder directe sturing de leerlingen minder goed tot onderzoekend leren komen. De leerkracht

stimuleert de leerlingen om op een wetenschappelijke manier te denken over de onderwerpen. Ze vertelt de leerlingen dat een onderzoek gaan doen waarbij ze echte onderzoekers worden. Ze geeft de lessen aan de hele klas.

Op school twee werken de leerlingen in een kleuterlab. De school heeft een kleuterlab ingericht met verschillende hoeken. De leerlingen mogen zelf kiezen waar ze werken en mogen daar vrij spelen met de materialen. De leerkracht loopt rond en stelt vragen om het

onderzoekend denken te stimuleren. Voorbeelden van de hoeken zijn een zandtafel met kinetisch zand, knikkerbaan bouwen, waterleiding bouwen met pvc-buizen en timmeren en zagen. De leerkracht laat de leerlingen vrij in alles wat ze uit willen proberen. Hij stimuleert ze

(25)

om zelf te bedenken wat ze moeten doen om een doel te bereiken. Hij werkt in het kleuterlab met groepjes van ongeveer twaalf leerlingen.

Op de derde school organiseren ze tweewekelijks een keuzewerkuur. In dat uur gaan de leerlingen groepsdoorbroken te werk in verschillende disciplines. Eén van die disciplines is wetenschap en techniek. Hoe dit wordt aangeboden wisselt sterk. Per onderdeel van het circuit doen ongeveer vijftien leerlingen mee.

Leerling-observaties

De leerkracht op school 1 gaf een duidelijk gestructureerde les waarbij de leerkracht de leerlingen door de verschillende fases zoals omschreven door Pedaste et al (2015) heen leidde. De oriëntatie- en conceptualiseringfase werden klassikaal behandeld. Vervolgens gingen de leerlingen in kleine groepjes onderzoek doen om voor de discussie en conclusie weer klassikaal na te bespreken. In de eerste les deden de leerlingen onderzoek naar magneten en in de tweede les gingen ze met Bee-Bots aan de slag. Bee-Bots zijn kleine robots waaraan leerlingen een bepaalde looproute kunnen leren. Tijdens de derde les deden de leerlingen onderzoek naar sluitingen: knoop, riem, rits, klitteband, etc. Ten slotte gingen de leerlingen in les vier aan de slag met het mengen van kleuren verf. De leerlingen kregen in groepjes de opdracht om tot een bepaalde kleur te komen met de hulp van de primaire kleuren.

In de tabel en de figuur hieronder zie je hoeveel onderzoeksvaardigheden er per fase voorkwamen op school één. Hierin is te zien dat op school één er veel onderzoeksvaardigheden te zien zijn in de oriëntatie- en onderzoeksfase en in drie van de vier de lessen komen ook veel onderzoeksvaardigheden voor in de discussiefase. De conceptualiserings- en conclusiefase komen weinig voor op school één. De leerlingen laten in de tweede les aanzienlijk minder onderzoeksvaardigheden zien dan in de andere lessen. De onderzoeksvaardigheden nemen gedurende de lessen in sommige fases een beetje toe, maar er is geen duidelijke stijgende lijn te zien.

(26)

Tabel 4

Het aantal onderzoeksvaardigheden dat de leerlingen gemiddeld per fase op respectievelijk niveau ‘aanvankelijk’ en niveau ‘vervolgens’ laten zien op school 1 gedurende de vier lessen

Les 1 Les 2 Les 3 Les 4

Oriëntatie 22-0 7-0 12-7 21-6 Conceptualiserin g 5-0 0-0 1-1 5-1 Onderzoek 20-0 20-0 20-0 0-25 Conclusie 0-0 0-0 0-0 10-0 Discussie 14-3 5-0 12-0 13-0

(27)

Zoals omschreven bij het gesprek met de leerkracht werken ze op de tweede school met kleuterlabs. In de vier lessen kwam steeds dezelfde groep spelen in het kleuterlab. De

leerlingen werden gestimuleerd om steeds weer een andere hoek te kiezen. In de tabel en de figuur hieronder zie je hoeveel onderzoeksvaardigheden er per fase voorkwamen op school twee. Op school twee komen de meeste onderzoeksvaardigheden voor in de oriëntatie- en onderzoeksfase. De andere drie fases komen maar weinig voor en de conclusiefase zelfs helemaal niet. Ook hier zien we geen duidelijke toename in de onderzoeksvaardigheden gedurende de lessen.

Tabel 5

Het aantal onderzoeksvaardigheden die de leerlingen gemiddeld per fase op respectievelijk niveau ‘aanvankelijk’ en niveau ‘vervolgens’ laten zien op school 2 gedurende de vier lessen

Les 1 Les 2 Les 3 Les 4

Oriëntatie 7-0 14-0 9-1 16-0 Conceptualiserin g 0-1 0-3 1-3 0-1 Onderzoek 12-0 9-3 6-6 10-9 Conclusie 0-0 0-0 0-0 0-0 Discussie 5-0 4-0 3-0 9-0

(28)

Figuur 4: het aantal onderzoeksvaardigheden dat de leerlingen gemiddeld per fase laten zien op school 2 gedurende de vier lessen

In de eerste les op de derde school kijken de leerlingen een filmpje over het zonnestelsel en maken ze daarna een kleurplaat hierover. Tijdens de tweede les doen de leerlingen verschillende proefjes. Zoals onderzoeken wat er gebeurt als je rozijnen in

bruiswater doet. In de derde les gaan de leerlingen met twee ontdektassen aan de slag; de een gaat over magneten en de ander over spiegels. In de tassen zitten allemaal kleine proefjes en informatie over die onderwerpen. In de tabel en de figuur hieronder zie je hoeveel

onderzoeksvaardigheden er per fase voorkwamen op school drie. Te zien is dat in elke les veel vaardigheden voorkomen in de oriëntatiefase. In les twee en drie komen er ook wat meer onderzoeksvaardigheden voor in de onderzoeksfase. Alle andere fases worden nauwelijks tot niet doorlopen op school drie.

(29)

Tabel 6

Het aantal onderzoeksvaardigheden dat de leerlingen gemiddeld per fase op respectievelijk niveau ‘aanvankelijk’ en niveau ‘vervolgens’ laten zien op school 3 gedurende de vier lessen

Les 1 Les 2 Les 3

Oriëntatie 11-4 17-0 15-6

Conceptualisering 0-0 1-0 2-0

Onderzoek 0-0 10-0 10-7

Conclusie 0-0 0-0 0-0

Discussie 0-0 0-0 0-0

Figuur 5: het aantal onderzoeksvaardigheden dat de leerlingen gemiddeld per fase laten zien op school 3 gedurende de drie lessen

(30)

Om een beeld te geven over in hoeverre de onderzoeksvaardigheden per fase in het algemeen voorkomen is hieronder een figuur te zien. In deze figuur zijn de gegevens van alle leerlingen van alle scholen verwerkt. Als we kijken naar de fases zoals omschreven door Pedaste et al (2015) is in de figuur hieronder te zien dat niet alle fases altijd doorlopen worden. Wel komen de oriëntatie- en onderzoeksfase in veel van de lessen aan bod. Er is een aantal fases die nog minimaal aan bod komen op alle scholen. Zo zijn de

onderzoeksvaardigheden die horen bij de conclusie-, conceptualiserings- en discussiefase aanzienlijk minder geobserveerd dan de onderzoeksvaardigheden uit de andere fases. In sommige lessen komt de discussiefase wel meer aan bod.

Figuur 6: het aantal onderzoeksvaardigheden dat alle leerlingen van alle scholen gemiddeld gedurende alle lessen laten zien per fase

(31)

Naast het verschil per fase is ook in kaart gebracht hoe vaak de

onderzoeksvaardigheden per les voorkwamen op de verschillende scholen. In de figuur

hieronder zijn deze gegevens te zien. Op een aantal uitzonderingen na zitten alle leerlingen op het niveau “aanvankelijk”. Uitzonderingen kwamen vooral voor in de oriëntatie- en

onderzoeksfase waarbij een aantal leerlingen al op het niveau “vervolgens” zitten.

Figuur 7: het aantal onderzoeksvaardigheden dat de leerlingen gemiddeld laten zien per fase gedurende de hele les, per les en per school.

Om te achterhalen of op de scholen de onderzoeksvaardigheden significant zijn toegenomen gedurende de vier lessen is er een Repeated-Measures ANOVA uitgevoerd. Bij een Repeated-Measures ANOVA is het van belang dat je voldoet aan de aanname van

(32)

sphericiteit. Als de p-waarde van de Mauchly’s test of sphericity niet significant is dan is er voldaan aan de aanname van sphericiteit. In dit geval is er voldaan aan de aanname van sphericiteit χ2 (5) =10.901, p = .55. De resultaten van de Repeated-Measures ANOVA laten zien dat het aantal onderzoeksvaardigheden van de leerlingen verschillen over tijd (F (3, 27) = 5.392, p = .005). In de post-hoc analyse is elke les met elkaar vergeleken. Daaruit blijkt dat alleen het gemiddelde aantal onderzoeksvaardigheden tijdens les drie en tijdens les vier

significant van elkaar verschillen (p = .04). Tussen de andere lessen is geen significant verschil gevonden over tijd. In de figuur hieronder zie je het gemiddelde aantal

onderzoeksvaardigheden dat de leerlingen van alle scholen op de verschillende meetmomenten lieten zien. Zoals te zien, nemen de onderzoeksvaardigheden vanaf les twee toe.

(33)

Leerkracht-observaties

Tijdens de observaties is er gekeken naar vijf verschillende soorten vragen. Echter, uit de observaties bleek dat alle leerkrachten maar twee soorten vragen stelden. Dat waren voorspellingsvragen en operationele vragen. In de tabel en de figuur hieronder is te zien hoeveel vragen er gemiddeld per fase worden gesteld. Dit is weergegeven voor alle observaties op alle lessen en op alle scholen. De leerkrachten van school één en twee stellen veel vragen en de leerkracht op school drie stelt in één van de drie lessen veel vragen. Zo stelt de leerkracht van school twee de volgende vraag aan een leerling: ‘Wat zie je als je door de omdehoekkijker kijkt?’, waarop de leerling antwoord: ‘U, meester!’. De leerkracht vraagt: ‘En hoe kan dat dan?’. Vervolgens hebben ze een gesprek over spiegels die tegenover elkaar staan en wat het effect daarvan is. In de vierde les op school één staan de volgende twee vragen centraal: ‘Welke kleuren hebben we nodig om roze/paars/grijs/groen/oranje te krijgen?’ en ‘Wat denk je dat er gebeurt als je kleur x en kleur y bij elkaar doet?’. De kinderen gingen met deze vragen gericht aan de slag om hun doel, een bepaalde kleur maken, te bereiken.

Tabel 8

Het aantal vragen dat de leerkrachten gemiddeld stellen per fase per les School en dag Gemiddelde aantal vragen per fase

School 1 dag 1 8.60 School 1 dag 2 1.60 School 1 dag 3 4.40 School 1 dag 4 9.60 School 2 dag 1 3.60 School 2 dag 2 10.75 School 2 dag 3 7.60 School 2 dag 4 6.80 School 3 dag 1 2.00 School 3 dag 2 3.80 School 3 dag 3 1.80 Totaal 5.41

(34)

Figuur 9: het aantal vragen dat de leerkrachten gemiddeld stellen per fase per les

In de tabel en de figuur hieronder zie je hoeveel vragen de leerkrachten gemiddeld stellen per les per fase. In de onderzoeksfase worden veruit de meeste vragen gesteld. Ook worden in de oriëntatie- en discussiefase een aantal vragen gesteld. In de conceptualiserings- en conclusiefase worden er nauwelijks vragen gesteld.

Tabel 9

Het aantal vragen dat de leerkrachten gemiddeld stellen per les per fase

Fase Gemiddelde aantal vragen per les

Oriëntatie 3.64 Conceptualisering 2.40 Onderzoek 14.45 Conclusie .27 Discussie 6.00 Totaal 5.41

(35)

Figuur 10: het aantal vragen dat de leerkrachten gemiddeld stellen per les per fase

Om te achterhalen of het aantal onderzoeksvaardigheden van de leerlingen te verklaren is door het aantal vragen dat de leerkracht stel is er een regressieanalyse uitgevoerd. Het regressiemodel met het aantal onderzoeksvaardigheden die de leerlingen laten zien als

afhankelijke variabelen en het aantal vragen die de leerkracht stelt als onafhankelijke variabele is significant, F(1.52 )= 14.464, p < 0.001. Het aantal vragen die de leerkracht stelt is dus een goede voorspeller voor het aantal onderzoeksvaardigheden die de leerlingen laten zien. Echter, de R Square ( R² = .218) geeft aan dat maar 22 procent van de verschillen in

onderzoeksvaardigheden kunnen worden voorspeld op grond van de predictor vragen stellen. Zie de tabel hieronder voor deze gegevens.

(36)

Tabel10

Regressiemodel om de frequentie onderzoeksvaardigheden te voorspellen door middel van de frequentie vragenstellen Regressiemodel Constante 5.552 Frequentie vragen .504 R² .218 F 14.464 Conclusie

De onderzoeksvraag van dit onderzoek is: ‘Op welke manier beïnvloedt het

vragenstelgedrag van de leerkracht binnen de context van een onderzoekslab de onderzoekende houding van de leerlingen?’. De deelvragen zijn: ‘In hoeverre verbeteren de

onderzoeksvaardigheden van een leerling door het werken met een onderzoekslab?’ en ‘Wat is het vragenstelgedrag van de leerkracht binnen de context van een onderzoekslab?’. Om dit te achterhalen zijn er observaties gedaan op drie verschillende scholen tijdens drie of vier OOL-lessen. In de leerling-observaties is gekeken of de leerlingen de fases van onderzoekend leren doorlopen zoals omschreven door Pedaste et al (2015), en zo ja, op welk niveau volgens Graft, Tank en Beker (2016). In de leerkracht-observaties is gekeken naar welke vragen de

leerkrachten stellen aan de groep. Er werd gekeken naar de vijf soorten vragen zoals omschreven door Vaan en Marell (2012).

In deelvraag één was de vraag of de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen

verbeterden. Daarbij is het ook van belang om te weten in welke mate de leerlingen überhaupt de onderzoeksvaardigheden laten zien. Allereerst laten de leerlingen vooral

onderzoeksvaardigheden zien binnen de oriëntatie- en onderzoeksfase. In sommige lessen laten de leerlingen ook veel vaardigheden binnen de discussiefase zien. Daarnaast zitten de

(37)

leerlingen voornamelijk op het niveau “aanvankelijk”. Echter, ze raken verder in de

ontwikkeling van hun onderzoeksvaardigheden als ze een duidelijk doel hebben tijdens het onderzoeken. Bij de onderdelen waar de leerlingen een duidelijk doel hadden, gingen zij planmatig te werk en zaten ze dus bij de onderzoeksfase al op het niveau “vervolgens”. Een voorbeeld hiervan is bij een bepaalde hoek op school twee. In deze hoek mochten de leerlingen zelf een waterleiding bouwen van een trechter naar een put toe. Hierbij waren de leerlingen bezig met een plan opstellen en probeerden ze deze te doorlopen om hun doel, de put, te bereiken. Op school één in les vier waren de leerlingen ook duidelijk met een plan bezig. De opdracht van de leerkracht was om een bepaalde kleur te creëren met behulp van de primaire kleuren. De leerlingen maakten een plan over welke kleurcombinaties ze allemaal gingen uitproberen en over wie wat mocht doen. Op school één zien we dat de leerlingen in de eerste en tweede les allemaal nog op het niveau “aanvankelijk” zaten. De tweede les laten de

leerlingen aanzienlijk minder onderzoeksvaardigheden zien dan in les één. Dit kan

waarschijnlijk verklaard worden door de inhoud van de les. De leerlingen waren in die les bezig met Bee-Bots. Ze leren daar waarschijnlijk andere vaardigheden aan, namelijk

programmeren, dan tijdens OOL. Vanaf les drie nemen de onderzoeksvaardigheden sterk toe. De leerlingen laten meer onderzoeksvaardigheden zien, deels ook op een hoger niveau. Op school twee zijn de verschillen per les wat minder groot. Wel laten de leerlingen in de laatste les de meeste onderzoeksvaardigheden zien. Op school drie laten de leerlingen elke les wat meer onderzoeksvaardigheden zien dan in de les ervoor. Uit de Repeated-Measures ANOVA blijkt dat het aantal onderzoeksvaardigheden van alle leerlingen gemiddeld genomen

significant verschilt op de verschillende meetmomenten. Uit de vervolganalyse bleek dat alleen het aantal onderzoeksvaardigheden tijdens de derde les en de vierde les significant van elkaar verschillen. Als er terugkeken wordt naar de gegevens van alle scholen apart, dan is inderdaad

(38)

te zien dat op alle scholen tussen les drie en les vier een relatief grote groei heeft plaatsgevonden.

Bij deelvraag twee was de vraag wat het vragenstelgedrag van de leerkracht was. De leerkrachten die geobserveerd zijn, stellen enkel operationele en voorspellingsvragen. Volgens Vaan en Marell (2012) is dit de meest effectieve combinatie van vragen stellen. Toch zijn er dus ook nog drie soorten vragen die helemaal niet gesteld worden.

Om de onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden vergelijken we het vragenstelgedrag van de leerkracht met het aantal onderzoeksvaardigheden van de leerlingen. In de figuren zie je dat in de fases waarin leerkrachten veel vragen stellen er ook meer onderzoeksvaardigheden bij de leerlingen zijn geobserveerd. Uit de regressieanalyse blijkt dan ook dat het vragenstelgedrag van de leerkracht een goede voorspeller is voor de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen. Daarbij moet wel gezegd worden dat maar 22 procent van de verschillen in

onderzoeksvaardigheden kunnen worden voorspeld op grond van het vragenstelgedrag van de leerkracht.

Discussie

In dit onderzoek is onderzocht of de onderzoekende houding van de leerlingen die werken in een onderzoekslab beïnvloedt wordt door het vragenstelgedrag van de leerkracht. Daarvoor werd onder andere gekeken naar de onderzoekende houding van de leerling en het aantal onderzoeksvaardigheden die ze op welk moment lieten zien. Als er gekeken wordt naar de drie niveaus zoals omschreven door Graft, Tank en Beker (2016) valt op dat op de drie verschillende scholen in de meeste gevallen de leerlingen op het niveau “aanvankelijk” zitten. Dit geldt voor zowel de kleuters als de leerlingen die in groep drie of vier zitten. De groep drie en vier kinderen zitten dus op hetzelfde niveau als kinderen die een aantal jaar jonger zijn. Dit is waarschijnlijk te verklaren doordat zij pas later zijn begonnen met OOL en dus evenveel ervaring hebben als de kleuters die zijn geobserveerd. In de geobserveerde lessen zien we dat

(39)

de fases van de cyclus niet op alle scholen volledig worden doorlopen. De

conceptualiseringsfase en conclusiefase komen vaak niet aan bod. Op school drie werd de les nooit afgesloten met een discussiefase en in een van de lessen kwam alleen de oriëntatiefase aan bod. In de observaties bleek duidelijk dat de leerlingen op alle scholen veel

onderzoeksvaardigheden laten zien in de oriëntatiefase. Dit heeft waarschijnlijk te maken met het soort vaardigheden die bij deze fase hoort. Het zijn vaardigheden die leerlingen vaak vanuit nature al hebben. De kinderen benoemen wat ze ervaren en verwonderen zich. Op school één hebben twee leerlingen in de oriëntatiefase een gesprek over magneten. De eerste leerling zegt: ‘Het is een magneetplakker, een magneet kan alles vastplakken’. De tweede leerling corrigeert de ander door te zeggen: ‘Nee niet alles, alleen maar dingen die erbij horen’. De leerlingen laten in aantal fases van de cyclus dus al veel onderzoeksvaardigheden zien, maar volgens Graft & Kemmers (2007) zou er nog meer leerrendement zijn als de cyclus vollediger zou worden doorlopen.

Op alle scholen stelden de leerkrachten veel vragen om de leerlingen uit te dagen en verder te brengen in het denkproces. De leerkrachten die zijn geobserveerd stelden enkel voorspellingsvragen en operationele vragen. Daarnaast werden er ook andere vragen gesteld die niet zijn meegeteld, aangezien ze niet binnen de verdeling van Vaan en Marell (2012) vallen. Dat de leerkrachten vooral voorspellingsvragen en operationele vragen stelden is niet zeer negatief. Dit is namelijk de combinatie die het meest effectief is gebleken om de

leerlingen zoveel mogelijk te stimuleren tijdens OOL (Vaan & Marell, 2012). Toch is het opvallend dan een groot scala aan soorten vragen nog ontbreekt. Daarnaast is tijdens de observaties geconstateerd dat op sommige scholen leerlingen erg vrij worden gelaten bij het werken in de onderzoekslabs. Echter, volgens Lehtinen en Viiri (2016)en volgens Lazonder en Harmsen (2016) is sturing van de leerkracht essentieel voor succesvol onderzoekend leren bij

(40)

de leerlingen. De verschillende sturingen die Lehtinen en Viiri (2016) omschrijven zouden de leerkrachten van stichting Sirius in kunnen zetten in de onderzoekslabs.

Bij dit onderzoek zijn drie belangrijke kanttekeningen te plaatsen. Allereerst was een probleem tijdens de observaties dat de fases vaak erg door elkaar heen lopen. Zoals gezegd, kwam de conclusiefase bij de leerlingen weinig voor. Echter, het zou goed kunnen dat leerlingen wel degelijk conclusies hebben getrokken, maar dat deze niet zijn gemeten aangezien ze plaats vonden in een andere fase. Een voorbeeld hiervan vond plaats tijdens de laatste les op school één. Tijdens de onderzoeksfase trokken de leerlingen continu conclusies over welke kleuren samen welke nieuw kleur vormden. Daarnaast is de vraag of het

gestructureerd doorlopen van de cyclus wel de beste manier van OOL is. In dit onderzoek wordt een les gezien als succesvol wanneer een leerling alle fases goed doorloopt en hierbij wordt aangestuurd door de leerkracht. Echter, het zou goed kunnen dat de leerlingen in een meer vrije situatie weer hele andere vaardigheden aanleren. Dat de fases niet in een vaste volgorde doorlopen worden, is niet uitzonderlijk. De cyclus is namelijk niet een uniform en lineair proces (Pedaste et al, 2015). De volgorde van de fases is vaak erg afhankelijk van de context (Pedaste et al, 2015). In de tweede les op school één laten de kinderen weinig onderzoeksvaardigheden zien. Echter, de kinderen hebben in deze les wel veel geleerd over programmeren, wat natuurlijk mooi aansluit bij de 21ste_{-eeuwse vaardigheden. Zo kwamen} Leal en Ferreira (2016) in hun onderzoek over programmeren bij jonge kinderen tot de conclusie dat het belangrijk is om daar vroeg mee te beginnen. Kinderen leren programmeren met concrete materialen, zoals Bee-Bots, zorgt voor meer motivatie en een hogere

leeropbrengst (Leal & Ferreira, 2016). Ondanks dat de leerlingen in deze les dus niet veel onderzoeksvaardigheden aanleerden, leren ze wel andere waardevolle vaardigheden aan.

Een volgende kanttekening is de periode waarin de observaties hebben plaatsgevonden. Twee maanden is een korte tijd om van leerlingen te verwachten dat zij sterke nieuwe

(41)

vaardigheden ontwikkelen. Het zou kunnen dat leerlingen over een langere periode nog veel meer vaardigheden ontwikkelen. Daarbij is het wel belangrijk dat het OOL in de vaste routine van een school komt, zodat kinderen genoeg kansen hebben om zich hierin te ontwikkelen.

Ten slotte moet nog gezegd worden dat de gesprekken met de leerkrachten, zoals omschreven in de resultaten, niet goed zijn gedocumenteerd. Dit zijn vrije gesprekken geweest tussen observant en leerkracht. Hier kwam belangrijke informatie uit om een duidelijke context te kunnen scheppen. Vandaar dat deze gegevens wel zijn gebruikt.

Aanbevelingen voor stichting Sirius

Voor stichting Sirius zou het interessant zijn om nog verder onderzoek te doen naar de onderzoekslabs. Zo is het relevant om te achterhalen wat de leerlingen leren van een vrije exploratie in een onderzoekslab. Wat leren de leerlingen als ze de cyclus niet doorlopen en niet worden gestuurd door de leerkracht? Heeft dit überhaupt een positief effect op hun

onderzoeksvaardigheden? Of leren ze op deze manier hele andere vaardigheden aan? Als we er van uit gaan dat de leerlingen het meeste leren met meer sturing van de leerkracht, dan zou het interessant zijn om te onderzoeken welke rol de leerkracht in kan nemen in de onderzoekslabs. Begeleidt de leerkracht enkel de vrije exploratie? Of bereidt de leerkracht een gestructureerde les voor die de kinderen volledig door de cyclus heen leidt?

Al met al kan stichting Sirius de volgende dingen meenemen naar de toekomst van hun onderzoekslabs. Aangeraden wordt om de onderzoekend leren cyclus van Pedaste et al. (2015) in te zetten in de onderzoekslabs. Het is naast de vrije exploratie in de labs aan te raden om de cyclus de leerlingen aan te leren, omdat deze verdieping biedt in het onderzoekend leren (Pedaste et al., 2015). Ook zouden de leerkrachten de leerlingen nog verder kunnen helpen in hun ontwikkeling als ze zelf aanleren wat de beste soort vragen zijn. Volgens Vaan en Marell (2012) kunnen leerkrachten het beste voorspellingsvragen en operationele vragen stellen. Het wordt aangeraden om leerkrachten te trainen in het stellen van dit soort vragen en de vragen

(42)

zoals omschreven door Cruz-Guzmán, García-Carmona en Criado (2017). Wordt dit alles succesvol ingezet, dan zullen de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen nog meer

verbeteren dan dat nu al gebeurt in de onderzoekslabs. Op deze manier bereidt de stichting hun leerlingen voor op een succesvol leven in de 21ste eeuw.

Referenties

Assaraf, O., & Orion, N. (2009). System thinking skills at the elementary school level. Journal Of Research In Science Teaching, n/a-n/a. doi: 10.1002/tea.20351

Brey, P., Briggle, A., & Spence, E. (2012). The good life in a technological age. New York, NY: Routledge.

Chin, C. (2007). Teacher questioning in science classrooms: Approaches that stimulate productive thinking. Journal Of Research In Science Teaching, 44(6), 815-843. http://dx.doi.org/10.1002/tea.20171

Cruz-Guzmán, M., García-Carmona, A., & Criado, A. (2017). An analysis of the questions proposed by elementary pre-service teachers when designing experimental activities as inquiry. International Journal Of Science Education, 39(13), 1755-1774. doi:

10.1080/09500693.2017.1351649

Duschl, R. A. (2008). Science education in three-part harmony: Balancing conceptual, epistemic, and social learning goals. Review of Research in Education, 32(1), 268–291.

Furtak, E. M., Seidel, T., Iverson, H., & Briggs, D. C. (2012). Experimental and

quasi-experimental studies of inquiry-based science teaching: A meta-analysis. Review of Educational Research, 82 (3), 300–329.

Graft, M. van, & Kemmers, P. (2007). Onderzoekend en ontwerpend leren bij Natuur en Techniek. Basisdocument over de didactiek voor onderzoekenden ontwerpend leren in het primair onderwijs. Enschede: SLO.

(43)

Graft, M. van, Tank, M.K. & Beker, T. (2016). Wetenschap & technologie in het basis en speciaal onderwijs: Richtinggevend leerplankader bij het leergebied Oriëntatie op jezelf en de wereld. Enschede: SLO (nationaal expertisecentrum

leerplanontwikkeling). Opgehaald van

http://wetenschapentechnologie.slo.nl/Paginas/Leerplankader-W-T.aspx Kang, J., & Keinonen, T. (2017). The effect of inquiry-based learning experiences on

adolescents’ science-related career aspiration in the Finnish context. International Journal Of Science Education, 39(12), 1669-1689. doi:

10.1080/09500693.2017.1350790

Kim, M., & Hannafin, M. (2010). Scaffolding 6th graders’ problem solving in

technology-enhanced science classrooms: a qualitative case study. Instructional Science, 39(3), 255-282. http://dx.doi.org/10.1007/s11251-010-9127-4

Kolodner, J., Camp, P., Crismond, D., Fasse, B., Gray, J., & Holbrook, J. et al. (2003). Problem-Based Learning Meets Case-Based Reasoning in the Middle-School Science Classroom: Putting Learning by Design(tm) Into Practice. Journal Of The Learning Sciences, 12(4), 495-547. http://dx.doi.org/10.1207/s15327809jls1204_2

Lazonder, A., & Harmsen, R. (2016). Meta-Analysis of Inquiry-Based Learning. Review Of Educational Research, 86(3), 681-718. doi: 10.3102/0034654315627366

Leal, A., & Ferreira, D. (2016). Learning Programming Patterns Using Games. International Journal Of Information And Communication Technology Education, 12(2), 23-34. doi: 10.4018/ijicte.2016040103

Lehtinen, A., & Viiri, J. (2016). Guidance Provided by Teacher and Simulation for

Inquiry-Based Learning: a Case Study. Journal Of Science Education And Technology, 26(2), 193-206. doi: 10.1007/s10956-016-9672-y